【技术】如何编译示例并下载固件至硬件开发板——以8位MUC UM800x为例

近年来，物联网终端的接入数量增长迅速，根据权威机构分析，到2025年全球物联网设备连接数预计超过300亿，主要应用领域包括智慧城市，工业物联网，医疗、智能家居等，而MCU是物联网应用的控制核心，根据Omdia统计，2019年全球MCU市场规模为175亿美元，预计2022年将达到184亿美元。2019年中国MCU市场规模为53亿美元，占全球市场比重为30.2%，预计2024年中国MCU市场规模将达到57亿美元。但我国MCU市场一直被海外企业主导，前五大供应商无一内资企业，随着信息安全的重要性突显和国内芯片设计技术的提升，未来MCU国产替代将是长期趋势。

本文将介绍广芯微的8位MCU的一些主要特性，开发套件包含哪些东西，如何搭建开发环境，如何编译示例并下载固件至硬件开发板等步骤。

MCU介绍

UM800x是广芯微的超低功耗MCU产品中，8位MCU系列芯片，芯片集成单周期8051内核，主频24MHz，最高内存达到64KB，其带有丰富的外设接口、8通道12-bit SAR ADC、低电压检测LVD及掉电复位LVR模块等，支持多达11路PWM、4路UART、17路GPIO和1路CAN总线。

准备工作

开发套件

UM800x 发布的开发套件包含：

硬件开发板

离线烧录器(可选)

软件开发包

软件开发包

软件开发包包含芯片的相关资料、硬件开发板的相关资料、IDE资料、模块驱动及示例程序以及典型应用基础方案示例等。

软件开发包内容如下：

Document：芯片用户手册和Datasheet，快速开发上手手册，应用笔记

Driver&Example：模块驱动代码，Demo示例程序

EVB：开发板相关资料，元器件datasheet

IDE：IDE开发工具(可联系FAE技术支持)

Production Tool：BootLoader下载工具及文档，量产工具软件及文档

Solution：典型应用基础方案示例

开发环境

芯片开发环境包括硬件环境和软件环境。

硬件环境

硬件环境如图1所示：

硬件开发板和USB连接线

电脑(编译代码，下载程序代码)

硬件开发板

基于UM800x微控制器提供的开发板，除了丰富的周边应用电路，如 GPIO 、多功能扩展接口与多元的电源供应接口等，亦可搭配丰富的开发板支持套件与软件开发工具，可作为项目评估、开发、验证以及功耗监控的标准模板。

开发板如图2所示：

开发板支持USB供电、5V适配器供电和CR2032纽扣电池供电三种供电方式，默认采用USB口供电，通过改变跳线帽的连接方式进行供电方式的切换。

硬件开发板接口资源丰富，包括UART、SPI、I²C等通讯接口，预留SPI Flash存储芯片、温湿度传感器SHT20、OLED液晶屏等外设。此外芯片的所有GPIO管脚均通过排针引出，可作GPIO调试，接口功能扩展等，满足更复杂灵活的应用需求。

芯片默认选择片内16MHz晶振作为时钟源，也可以通过软件配置选择片外高速时钟作为时钟源。

软件环境

软件环境包括代码调试环境和量产环境。

代码调试环境

代码调试环境是指通过MDK (KeilC51)集成开发环境进行程序编写，编译链接生成可执行文件(hex文件)，通过UNIC_BootTool 工具下载，可通过串口调试工具(如串口调试助手，sscom等)接收调试信息进行调试。

量产环境

量产环境是指产品的功能调试完成后，将代码量产烧录到芯片这一过程所用的软件环境。在电脑端用Keil C51进行代码的编写，编译链接生成可执行hex文件，最后通过UNIC_BootTool工具下载到开发板上运行。可通过UNIC_BootTool或者烧录器烧录hex文件(详细操作指南见Production Tool文件夹下相关文档)两种方式进行产品的量产。

快速开发入门

当我们拿到开发套件并准备好开发环境后，我们需要搭建调试环境。

硬件环境搭建操作如下：

1. 用USB线将芯片硬件开发板与电脑连接起来。USB口能够供电的同时也能作为调试接口，连接如图3所示。

2. 打开开发板上的电源开关，给开发板供电。

搭建调试环境

下载并安装Keil C51

注：Keil C51是Keil公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil C51提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境(uVision)将这些部分组合在一起。

安装后如图4所示：

接下来打开示例工程，下面以Driver&Example/uart0示例为例作为描述，打开SDK目录，如图5所示：

双击UM800Y.uvproj工程文件，即可打开工程，工程显示如图6所示：

接下来的这个步骤很重要，由于发布的SDK包是适合UM800x系列芯片的，因此在编译工程时，需要针对性的设置工程的代码空间，操作步骤如下：

都设置好后，点击“OK”保存并退出工程设置。

编译工程

这样uart0示例编译结束，Hex输出文件为 .\Out_Files\um800y.hex。

修改代码

在修改代码前，我们简单了解一下8051在Keil C51中的代码结构：

1. 启动文件：STARTUP.A51。

2. C语言入口：main.c中的main函数，如图9所示。

MCU上电后先执行STARTUP中的代码，然后再到C语言的入口main函数。

在uart0示例工程中的各文件描述如下：

STARTUP.A51：启动文件

system_um800y.c：系统时钟设置文件

common.c：通用函数文件

uart0.c：uart0驱动文件

app.c：应用入口文件

main.c：C语言入口文件

uart0示例工作流程如图10所示：

我们可以尝试自己修改一下输出信息，比如在app.c中的uart_test函数修改输出信息，如图11所示：

量产测试

量产测试是指通过BootLoader和电脑界面程序，下载用户APP代码的hex文件到片内Flash，然后运行程序。或者通过烧录器下载用户APP代码hex文件到片内Flash，然后运行程序。

注意：

由于芯片中固化了Boot引导代码，Boot的下载串口管脚固定用P2.7(UART0 RXD)、P2.6(UART0 TXD)。

本文档以通过BootLoader和电脑界面程序搭建量产环境为例，操作步骤如下：

1. 用USB线将芯片硬件开发板与电脑连接起来，给开发板供电。开发板上有USB转串口电路，当成功连接到电脑上时，串口调试助手将能够读到相应的串口号。如图3所示。

2. 打开Bootloader的用户下载工具，界面如图12所示。

首先设置“Port Settings”中串口的配置信息：

“MCU Type”选择正确的芯片型号。

“Port Number”开发板在电脑中的串口编号。

“Baud rate”波特率配置为115200。

3. 设置完成后点击“Open”打开串口。

4. 当进度条“Status Column”下方的状态框中提示“Please power on or reset the chip”时，如图13所示。按提示重新给开发板上电或者复位，等待电脑界面提示“Enter Boot mode!”，此时芯片进入到Boot模式，可以进行在线量产。

若所用的USB to TTL模块含有DTR功能，可进行以下操作：

a) 将DTR引脚接到芯片RESETN引脚上，勾选“DTR”，如图14所示，

b) 接着点击“Open”打开串口，PC界面会提示“Enter Boot mode!”。此时不用重新给开发板上电或者复位，芯片进入到Boot模式，如图15所示，可以进行在线量产。

5. 点击“Erase Code”按钮，擦除片内Flash，界面提示“EFlash Erased.”。

6. 点击“Browse”选择hex文件。

7. 点击“Download Code”按钮进行程序下载，界面提示“DownloadComplete!”表示下载完成。

8. 下载完成后点击“Check CRC”按钮，界面提示“CRC Check Pass”则说明hex文件下载成功。

9. 下载成功后点击“Run App”运行程序，芯片跳转到EFlash开始执行应用程序。

芯片硬件开发板断电后，下次启动将自动执行用户APP程序。